定向分布钢纤维对超高性能混凝土的增强作用

发布时间：2021-07-10 12:57

　　将细短钢纤维定向分布在水泥浆中制备超高性能混凝土（UHPC）,在不同的钢纤维体积掺量下,对比分析了定向分布钢纤维UHPC（D-UHPC）与乱向分布钢纤维UHPC（L-UHPC）的抗压、抗折和弯曲抗拉等强度,通过弯曲韧性、钢纤维与UHPC基体的界面黏结强度及宏观、细观照片来揭示其增强作用机理。结果表明:随着钢纤维掺量的增加,L-UHPC的抗压强度先增大后减小,D-UHPC的抗压强度则持续增大;两种UHPC的抗折强度均随着钢纤维体积掺量的增加而不断增大;在相同的钢纤维体积掺量下,D-UHPC的抗折强度均比L-UHPC的更高;试样受弯断裂过程中,D-UHPC所产生的裂缝宽度比L-UHPC的更窄,且出现了更多细小裂缝,可通过分散吸收荷载而表现出更高的弯曲韧性;D-UHPC的初裂挠度、极限抗拉挠度、初裂强度、极限抗拉强度和韧性指数在相同的钢纤维体积掺量时均比L-UHPC的有大幅度增加;钢纤维的埋入角越大,拔出荷载峰值越小,且荷载峰值对应的挠度越大,显示出钢纤维方向对UHPC力学性能的显著影响。 

【文章来源】：硅酸盐学报. 2020,48(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

细短钢纤维定向分布的试验装置和操作流程

钢纤维在纸面上(a)和在水泥浆中(b)的定向分布

其中：σ为弯曲抗拉强度(MPa)；ρ为破坏载荷(N);ls为支点中心间距(mm);bs为试件宽度(mm);ds为试件高度(mm)。而弯曲韧性指数的计算公式为图3中3.0δ、5.5δ和10.5δ处曲线下的面积与δ处曲线下的面积之比，即：界面黏结强度测试参照《钢纤维与水泥砂浆粘结强度的试验方法》(CECS13-2009)、通过“8”字模成型试样，按照上述定向分布方法、将60根细钢纤维平均分3层定向铺于“8”字模最小横截面处，振动成型。分别设置钢纤维的定向埋入角度为0°、30°、60°(与“8”字模最小横截面垂直方向的夹角)。在进行拉伸测试时，按0.3 mm/min的速度连续均匀加载。由于在拉伸试验中，试样断裂处可能位于钢纤维的任何位置，因此钢纤维的有效埋入长度是随机的，于是引入钢纤维有效长度系数λ，按式(6)计算。

【参考文献】：
期刊论文
[1]钢纤维掺量对活性粉末混凝土基本力学性能的影响[J]. 薛刚,张夏.  硅酸盐通报. 2018(03)
[2]单向分布钢纤维增强水泥基复合材料（I）:钢纤维方向控制[J]. 慕儒,邱欣,赵全明,李辉.  建筑材料学报. 2015(02)
[3]Ultrahigh performance concrete–properties, applications and perspectives[J]. GU Chun Ping,YE Guang,SUN Wei.  Science China（Technological Sciences）. 2015(04)
[4]单向分布钢纤维增强水泥基复合材料（Ⅲ）:断裂性能[J]. 慕儒,王成,李辉,林建军,赵全明.  建筑材料学报. 2016(01)
[5]钢纤维掺量对活性粉末混凝土力学性能的影响[J]. 鞠彦忠,王德弘,李秋晨,贾玉琢,肖琦.  实验力学. 2011(03)
[6]钢纤维掺量对钢纤维混凝土强度的影响[J]. 章四明.  建筑科学. 2008(03)

硕士论文
[1]定向钢纤维水泥砂浆劈拉与弯拉性能试验研究[D]. 景阳.河北工业大学 2016
[2]不同钢纤维掺量活性粉末混凝土的抗拉力学特性研究[D]. 杨志慧.北京交通大学 2006
[3]异形钢纤维与混凝土粘结机理及其增韧效应研究[D]. 王晓伟.河北工业大学 2003



本文编号：3275954